JPH11204151A - 電気自動車のバッテリ冷却装置 - Google Patents

電気自動車のバッテリ冷却装置

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JPH11204151A
JPH11204151A JP204598A JP204598A JPH11204151A JP H11204151 A JPH11204151 A JP H11204151A JP 204598 A JP204598 A JP 204598A JP 204598 A JP204598 A JP 204598A JP H11204151 A JPH11204151 A JP H11204151A
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JP
Japan
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heat
battery
battery module
electric vehicle
heat sink
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JP204598A
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Hitoshi Shimonosono
均 下野園
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリ温度をより効率的に制御できる、電
気自動車のバッテリ冷却装置を提供すること。 【解決手段】 バッテリモジュール1にヒートパイプ3
を接触させ、他端をヒートシンク5に接続し、バッテリ
で発生した熱をヒートシンク5へ輸送するよう構成する
とともに、ヒートシンク5内部にはパラフィンなどの蓄
熱材6を包含しているとともに、蓄熱材6内部を貫通す
る冷却水通路7と、冷却水通路7と接続した冷却水配管
8と電動ポンプ9とラジエータ10とを備える構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車のバッテ
リ冷却装置、より具体的には、急変する車両の走行状態
に対応して、バッテリを常に適正な温度範囲に制御する
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電気自動車のバッテリ冷却装置と
しては、例えば特開平6−24238号公報に開示され
ているような構造のものがあった。この従来技術は、バ
ッテリ周囲を囲繞する冷却水保温槽と、冷却水を循環さ
せる複数の電動ポンプと、車外へ放熱するラジエータと
を備え、外気温の低下などによってバッテリの温度が低
い場合は、モータや電気ヒータにより冷却水へ熱を回収
してバッテリを加温し、バッテリの温度が高い場合は、
ラジエータで放熱し、バッテリの冷却を行うというもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電気自動車のバッテリ冷却装置にあっては、
保温槽内の冷却水通水状態によってバッテリモジュール
毎の冷却性能が異なり、特にモジュールとモジュールの
間などで冷却性能が低下してバッテリ寿命を短縮させ
る、という問題点があった。また、停車時などラジエー
タ前空気温度が高い場合や負荷が急激に変化した場合な
ど、放熱性能が追いつかなくなるという問題点があっ
た。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、バッテリモジュール間にヒートパ
イプを挿入し、該ヒートパイプの他端を冷却水およびパ
ラフィン等蓄熱材を封入したヒートシンクに挿入するこ
とにより、上記問題点を解決することを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、バッテリでモータを駆動して走行する電
気自動車用バッテリにおいて、バッテリモジュールにヒ
ートパイプを接触させ、他端をヒートシンクに接続し、
バッテリで発生した熱をヒートシンクへ輸送するよう構
成され、ヒートシンク内部にはパラフィンなどの蓄熱材
を包含しているとともに、蓄熱材内部を貫通する冷却水
通路と、冷却水通路と接続した冷却水配管と電動ポンプ
とラジエータとを備えており、ヒートシンクに伝えられ
た熱が蓄熱材の潜熱に費やされるとともに、冷却水を通
してラジエータにより外気へも放出できるように構成さ
れたことを特徴とする電気自動車のバッテリ冷却装置。
【0006】また本発明は、前記電気自動車のバッテリ
冷却装置において、バッテリモジュールを円筒形状に形
成するとともに、面状のヒートパイプをバッテリモジュ
ールの外周の曲率に合わせて湾曲させ、形成された窪み
にバッテリモジュールを抱き合わせるように構成したこ
とを特徴とする。
【0007】また本発明は、前記電気自動車のバッテリ
冷却装置において、バッテリモジュールを円筒形状に形
成するとともに、面状のヒートパイプにバッテリモジュ
ールと略同径の円筒形状の窪みを持たせ、さらに、ヒー
トシンクにもバッテリモジュールと略同径の開口を設
け、ヒートパイプの円筒形状の窪みと開口とが一致する
ように配置し、これらによって形成された窪みに上記バ
ッテリモジュールをはめ込むように構成したことを特徴
とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明による電気自動車の
バッテリ冷却装置の実施の形態を添付図面を参照して詳
細に説明する。
【0009】(第1の実施の形態)図1は、本発明によ
る電気自動車のバッテリ冷却装置の第1の実施の形態を
示す図である。まず、構成を説明すると、バッテリモジ
ュール1が筺体2に囲繞されて組バッテリを構成してい
る。各バッテリモジュール1には、ヒートパイプ3が接
続されている。ヒートパイプ3は面状の形状をしてお
り、バッテリモジュール1の表面に大きい面積で接触す
るよう構成されている。また、ヒートパイプ3は途中に
ガイシなどによる絶縁体4を設けており、バッテリから
外界への漏電を防いでいる。バッテリモジュール1とヒ
ートパイプ3との接続状態を図2に示す。
【0010】ヒートパイプ3は、他端をヒートシンク5
に接触させている。ヒートシンク5内には、パラフィン
などによる蓄熱材6が封入されており、かつ、蓄熱材6
内部を貫通する形で冷却水通路7が設けられている。
【0011】冷却水通路7には、冷却水配管8が接続さ
れており、電動ポンプ9、ラジエータ10と連通させて
いる。これらの冷却システムは、コントロールユニット
11により、蓄熱材6の温度センサ12およびバッテリ
表面温度センサ13を検知して、電動ポンプ9およびラ
ジエータ10用の冷却ファン14を作動させる。
【0012】シリーズハイブリッド式電気自動車に本発
明を適用した車両床下配置図を、図3に示す。内燃機関
のエンジン15で発電器16を回し、発電された電力を
バッテリモジュール1およびモータ17へ供給する。バ
ッテリモジュール1は、車両床下に配置される。バッテ
リ用ラジエータ10は、エンジン15やモータ17な
ど、発熱体から離れた車両後方に配置される。
【0013】次に、第1の実施の形態の作用を説明す
る。図3に示したように、バッテリのおかれている環境
は、エンジンやモータからの排熱を受けて、大きく変動
する。例えば、走行中は豊富な冷却風によりほぼ外気温
度に保たれるが、停車状態では冷却風が停止し、雰囲気
温度も上昇するため、バッテリ冷却が苦しくなる。
【0014】図4に、走行後停車中のバッテリ表面温度
の変化例を示す。本発明無しでは、停車した瞬間からバ
ッテリ温度が上昇している。本発明を用いると、停車後
にバッテリ温度が上昇するが、バッテリモジュール1で
発生した熱は、ヒートパイプ3によりヒートシンク5へ
伝えられる。
【0015】ヒートシンク5では、まず顕熱として上記
発生熱を吸収するため、ヒートシンク5の温度が徐々に
上昇する。ヒートシンク5はその本体と内部に保持した
蓄熱材6および冷却水通路7の熱容量を持っているの
で、熱負荷が少なく、またアイドル時間が短ければ、こ
の顕熱のみでもバッテリ温度上昇が抑えられる。
【0016】しかし、温度上昇がさらに進み、蓄熱材6
の融点(ここでは蓄熱材としてパラフィンを選定し、そ
の融解熱で蓄熱する)に達すると、その融解熱に熱量が
費やされるため温度上昇が止まり、バッテリモジュール
1の温度は蓄熱材融点よりもやや高い温度で平衡する。
ここで吸収できる熱量は、蓄熱材6の比融解熱に重量を
乗じたものになるため、大量の蓄熱材を抱えておけば良
いことになるが、車両重量やレイアウト上の問題により
制限される。
【0017】従って、さらに蓄熱材の融解が進むと、熱
交換性能がやや悪化するため、潜熱に交換できる熱量が
減少し、バッテリ温度が上昇してくる。そこで、バッテ
リ表面温度センサ13による信号をモニタし、ある設定
値(Ts)以上となれば、電動ポンプ9および冷却ファ
ン14を作動させ、冷却水配管8内を通流させてラジエ
ータ10での放熱を行う。
【0018】以上により、バッテリ温度が上昇してきた
初期には顕熱で、その後は蓄熱材の融解熱で、さらに温
度が上昇するようであれば、水冷でバッテリ温度を制御
する。
【0019】ところで、融解した蓄熱材は元に戻さなく
てはならない。このために、蓄熱材6内部の温度センサ
12の信号にもとづき、これが融点以上である場合に
は、バッテリ表面温度センサ13が規定値よりも低い場
合にも電動ポンプ9および冷却ファン14を作動させ
て、蓄熱材6を固化させておく。
【0020】図5に、制御のフローチャートを示す。ス
テップS1において、バッテリ温度が融点+α以上であ
るかどうかを判断する。バッテリ温度が、融点+α以上
であればステップS2に進み、電動ポンプおよび冷却フ
ァンを作動させ、融点+α未満であればステップS3に
進む。
【0021】ステップS3では、蓄熱材温度が融点以上
であるかどうかを判断する。蓄熱材温度が、融点以上で
あればステップS4に進み、電動ポンプおよび冷却ファ
ンを作動させ、融点未満であればステップS5に進み、
電動ポンプおよび冷却ファンを停止させる。
【0022】(第2の実施の形態)図6は、本発明によ
る電気自動車のバッテリ冷却装置の第2の実施の形態を
示す図である。第2の実施の形態では、バッテリモジュ
ール21を円筒形状に形成し、また、面状のヒートパイ
プ23をバッテリモジュール21の円筒形状表面の曲率
に合わせて湾曲させ、形成された窪みにバッテリモジュ
ール21の円筒面を添わせて配置している。
【0023】これにより、ヒートパイプ23とバッテリ
モジュール21との接触面積を確保し、表面温度分布の
均一化を図っている。
【0024】(第3の実施の形態)図7は、本発明によ
る電気自動車のバッテリ冷却装置の第3の実施の形態を
示す図である。第3の実施の形態では、バッテリモジュ
ール31を円筒形状に形成し、また、面状のヒートパイ
プ33にバッテリモジュール31の円筒形状に合わせて
窪みを形成し、さらに、ヒートシンク35にバッテリモ
ジュール31が貫通する開口を設け、ヒートパイプ33
とヒートシンク35とで形成された窪みにバッテリモジ
ュール31をはめ込んで配置している。なお、ヒートシ
ンク35の開口に合わせた開口を持つ板状の絶縁体34
により、ヒートパイプ33とバッテリモジュール31と
の電気的絶縁を図っている。
【0025】これにより、ヒートパイプ33とバッテリ
モジュール31との接触面積を確保し、かつ、ヒートシ
ンク35とバッテリモジュール31との間で直接熱交換
を行うよう構成することにより、表面温度分布の均一化
を図るとともに、全体のスペース効率を改善している。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、その構成を、バッテリモジュールにヒートパイ
プを接触させ、他端をヒートシンクに接続し、バッテリ
で発生した熱をヒートシンクへ輸送するよう構成され、
上記ヒートシンク内部にはパラフィンなどの蓄熱材を包
含しているとともに、該蓄熱材内部を貫通する冷却水通
路と、該冷却水通路と接続した冷却水配管と電動ポンプ
とラジエータとを備えており、ヒートシンクに伝えられ
た熱が上記蓄熱材の潜熱に費やされるとともに、冷却水
を通してラジエータにより外気へも放出できるような構
成としたので、バッテリ温度が上昇してきた初期には顕
熱で、その後は蓄熱材の融解熱で、さらに温度が上昇す
るようであれば、水冷でバッテリ温度を制御できるとい
う効果が得られる。
【0027】さらに、各実施の形態には、上記共通の効
果に加えて、更に以下のような効果がある。バッテリモ
ジュールとヒートパイプとの接触面積が増大し、バッテ
リモジュールの表面温度の均一化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電気自動車のバッテリ冷却装置の
第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】第1の実施の形態におけるヒートパイプとバッ
テリモジュールとの接合図である。
【図3】第1の実施の形態をハイブリッド電気自動車に
適用した際の床下配置図である。
【図4】走行後停車中のバッテリ表面温度の変化例を示
す図である。
【図5】制御を示すフローチャートである。
【図6】第2の実施の形態の構成を示す図である。
【図7】第3の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,21,31 バッテリモジュール 2 バッテリ筺体 3,23,33 ヒートパイプ 4,34 絶縁体 5,35 ヒートシンク 6 蓄熱材 7 冷却水通路 8 冷却水配管 9 電動ポンプ 10 ラジエータ 11 コントロールユニット 12 蓄熱材の温度センサ 13 バッテリ表面温度センサ 14 冷却ファン 15 エンジン 16 発電器 17 モータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリでモータを駆動して走行する電
    気自動車用バッテリにおいて、 バッテリモジュールにヒートパイプを接触させ、他端を
    ヒートシンクに接続し、バッテリで発生した熱を前記ヒ
    ートシンクへ輸送するよう構成され、前記ヒートシンク
    内部にはパラフィンなどの蓄熱材を包含しているととも
    に、該蓄熱材内部を貫通する冷却水通路と、該冷却水通
    路と接続した冷却水配管と電動ポンプとラジエータとを
    備えており、前記ヒートシンクに伝えられた熱が前記蓄
    熱材の潜熱に費やされるとともに、冷却水を通して前記
    ラジエータにより外気へも放出できるように構成された
    ことを特徴とする電気自動車のバッテリ冷却装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電気自動車のバッテリ
    冷却装置において、 前記バッテリモジュールを円筒形状に形成するととも
    に、面状のヒートパイプを前記バッテリモジュールの外
    周の曲率に合わせて湾曲させ、形成された窪みに前記バ
    ッテリモジュールを抱き合わせるように構成したことを
    特徴とする電気自動車のバッテリ冷却装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の電気自動車のバッテリ
    冷却装置において、 前記バッテリモジュールを円筒形状に形成するととも
    に、面状のヒートパイプに前記バッテリモジュールと略
    同径の円筒形状の窪みを持たせ、さらに、前記ヒートシ
    ンクにも前記バッテリモジュールと略同径の開口を設
    け、前記ヒートパイプの円筒形状の窪みと前記開口とが
    一致するように配置し、これらによって形成された窪み
    に上記バッテリモジュールをはめ込むように構成したこ
    とを特徴とする電気自動車のバッテリ冷却装置。
JP204598A 1998-01-08 1998-01-08 電気自動車のバッテリ冷却装置 Pending JPH11204151A (ja)

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